集成電路課程實驗教學改革探索

山東大學信息科學與工程學院 周 莉

集成電路課程實驗教學改革探索

山東大學信息科學與工程學院 周 莉

集成電路課程實驗對于培養微電子專業學生成為具有堅實理論基礎和熟練動手能力的復合應用型人才具有重要的作用。本文從目標、方法、人才培養模式、教學手段、考核方式等方面提出改革方法和建議系統改革傳統的集成電路課程實驗課程，具有很強的理論價值和實用價值。

集成電路；課程實驗；教學改革

集成電路已經在各行各業得到了廣泛的應用，作為關系國民經濟和社會發展全局的基礎性和先導性產業，集成電路設計和應用是多學科交叉高技術密集的學科，是現代電子信息科技的核心技術，是國家綜合實力的一個重要標志。鑒于我國集成電路行業起步較晚，且集成電路市場持續快速增長，對集成電路領域的設計人員需求也日益增加。集成電路是知識密集型的高技術產業，但人才缺失的問題是影響集成電路產業發展的主要問題之一。據統計，2012 年我國對集成電路設計人才的需求是30萬人[1-2]。為加大集成電路專業人才的培養力度，更好地滿足集成電路產業的人才需求，2003年教育部實施了“國家集成電路人才培養基地”計劃，同時增設了“集成電路設計與集成系統”的本科專業，很多高效都相繼開設了相關專業，大力培養集成電路領域高水平的專業技術人才。

山東大學集成電路設計與集成系統專業的學生主要學習數理基礎知識、集成電路設計技術和電子系統集成所必須的電路、計算機、信號處理、通信等知識。通過課程設計、實驗、生產實習和畢業設計環節，學習各種工具的使用，使學生將所學理論基礎知識逐漸轉化為實際的集成電路設計和電子系統集成等技能。集成電路設計與集成系統專業通過理論與實踐相結合的培養模式，以培養既具有堅實的理論基礎，又具有豐富的集成電路開發、電子系統集成和工程管理能力的復合型和應用型高級人才為目標，重視本專業的發展前沿和相關專業知識的拓展，注重培養學生的動手能力。本文將結合多年集成電路設計與集成系統專業的本科教學實踐經驗，以及對相關院校集成電路設計專業本科教學的多方面調研，針對集成電路課程實驗教學進行分析和探索，以期提高本科教學水平，切實做好本科專業人才的培養工作。

1 課程教學現狀

集成電路應用現有授課方式是以講授集成電路的基礎理論為主，完成一些相對簡單且內容單一的基本訓練。在學生綜合能力及動手能力培養方面存在很多不足，主要體現在以下幾方面。

一是課程涉及的內容復雜、知識面廣，沒有較為合適的教材供學生使用。學生不僅要掌握集成電路的基礎理論，還要熟悉系統整體方案和芯片外圍電路的設計方法，從應用角度來看，還要掌握一門軟件開發語言來實現編程。學生上述幾方面的基礎比較薄弱，在短時間內很難有效的掌握授課內容。

二是教學內容偏重于理論知識的講授，缺少相關實踐環節；與本專業其它課程的結合點不多，學生的知識體系性較差，無法將本課程的知識很好的應用到前后相關課程中，不利于對學生綜合技能的培養。

三是授課內容實踐背景少，側重于講清集成電路原理。學生不能將學到的一些理論知識融入到實際應用背景中，學完理論知識，不知道應用在什么場合、以及如何應用，不利于創新能力的培養與提高。

四是考核方式多以專業基礎知識和原理性的內容考察為主，部分學生有應付考試的心理，學習興趣差，學習目的不明確。

2 改革目標與方法

2.1 目標

完善課程教學手段，建立新的培養模式，改變課程考核方式，豐富學生能力評價體系，全面貫徹到對學生素質教育和實際應用能力培養上去，以利于培養動手能力強、具有創新意識和能力的應用型人才。

2.2 方法

授課方法：建立共同討論制度，并由教師通過問題反饋和隨機提問的方式檢查學生的理解情況，有問題及時加以解決。考核方法：通過教師演示案例，講解并提出設計性題目供學生選擇，邀請有豐富科研和教學經驗的教師協助進行輔導、答疑、考核，以確保取得預期的教學效果。

3 改革內容與實踐

3.1 圍繞應用型人才培養模式，調整課程教學思路

應用型人才培養主要是強調實踐性和應用性能力，秉承的是職業性與應用性相統一的價值標準。一方面，通過增加實踐教學環節，系統強化學生知識應用和職業技能培養；另一方面，堅持本科教育的學科專業學術標準，夯實學生的學科專業知識理論基礎，使之形成一定的科學素養，具備潛在的科學研究能力和學術創造能力，具有后發優勢和應變能力[3]。因此，緊緊圍繞學校制定的應用型人才培養模式的定位，結合集成電路應用課程的實際情況，改變此前課程重理論、輕實踐的現狀，形成新的既重理論知識掌握又重實踐能力培養的教學思路，將具有代表性的集成電路精講細講，同類集成電路做對比介紹，著力培養學生的實際應用能力。

3.2 更新課程教學手段，提升課堂教學吸引力

首先，針對現有集成電路應用自編教材內容相對陳舊的現狀，積極運用網絡手段和多媒體授課手段，獲取本學科最新的技術知識和最新的發展動向，并將其融入到授課內容中，以克服教材內容與技術發展相脫節的弊端。其次，將實際應用背景引入授課內容，結合集成電路適用場合、典型設計應用實例進行分析講解，既有效提升課堂教學吸引力，又使學生掌握更多的綜合知識。同時，引入教學業績反饋分析手段，通過對教學質量的反饋跟蹤和與學生的平時座談，了解學生的學習狀態和學習興趣，在后續的課程中適當調整原有的授課內容及教學手段。

3.3 加強EDA實踐教學，提高學生動手能力

引進目前使用的主流EDA工具軟件，讓學生在就業前就可以熟練掌握應用，將工程實際和實驗教學緊密聯系，積累經驗的同時增加學生就業及繼續深造的機會，為今后競爭打下良好的基礎。

根據企業崗位的需求可合理安排EDA實踐教學內容，適當增加實踐課程的學時。如通過運算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態機、分頻器、數顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設計和仿真分析，令學生掌握數字、模擬、數模混合集成電路的設計方法及流程，在了解企業對于數字、模擬、數模混合集成電路設計以及版圖設計等崗位要求的基礎上，有針對性地進行模塊課程的學習與實踐操作的鍛煉，使學生對于相關的EDA實踐內容真正融會貫通。

3.4 搭建校企合作平臺，舉辦設計大賽

與Digilent，Altera等公司合作，由公司提供設計用的開發板，舉辦EDA設計大賽， 使得學生在學以致用的同時，積累寶貴的實踐經驗，完善知識結構，培養了團隊合作創新的精神與能力，通過大賽的舉辦，不僅提高了本科教學工作的積極性和教學質量，更加有利了提高學生的實踐能力和創新能力[4]。同時，在競賽過程中，令學生對自身的優勢和劣勢有了明確的認識，對于其專業能力和發展潛質也是一次很好的發掘。

3.5 改變課程考核方式，創新能力評價體系

課程的最終成績由平時成績和綜合設計成績共同決定。

平時成績考核包括日常出勤，課堂表現以及作業表現情況。新增加的綜合設計成績是結合學生實際應用情況，論文撰寫情況，答辯表現進行評定。

在具體操作過程中，增加學生對于實際應用背景問題的考察力度，使其不能靠單純地靠死記硬背課本上理論知識來滿足考試要求，而是必須主動了解實際應用背景，具備從實際應用背景中提煉出問題并解答問題的能力，從根本上改變學生單純靠硬背課本知識應付考試的問題，從而提高工程實踐能力。

[1]謝海情,唐立軍,文勇軍．集成電路設計專業創新型人才培養模式探索[J]．中國電力教育,2013(28)．

[2]衛銘斐,王民,楊放,等．集成電路設計類EDA技術教學改革的探討[J]．電腦知識與技術,2012(19)．

[3]湖北省教育廳．關于實施湖北省普通高等學校戰略性新興(支柱)產業人才培養計劃的通知[EB/OL]．湖北省教育廳,http://www．hbe．gov．cn/content．php?id=7627,2010-08-27．

[4]汪金輝,候立剛,耿淑琴,等．集成電路設計大賽與創新能力培養[J]．電子世界,2012(11)．